Способ управления процессом копания экскаватора-драглайна и устройство для его осуществления

 

Сущность: способ включает формирование сигнала, пропорционального усилиям в подъемном и тяговом каналах, сигналов, пропорциональных длине этих канатов, и сигнала, пропорционального косинусу угла между подъемным и тяговым канатами, задание скорости тягового механизма и усилия в тяговом канате, формирование сигнала рассогласования между заданным значением усилия в тяговом канате и его текущим значением, формирование в функции сигнала рассогласования сигнал, пропорциональный заданию по скорости изменения усилия в тяговом механизме. Сигнал задания по скорости подъемного механизма определяют по формуле п3 Sn Ln ST3- UT.K cos F, где In3 -г задание по скорости привода подъема; 5т - задание по скорости изменения усилия в тяговом канате; Sn - усилие в подъемном канате; ST - усилие в тяговом канате; Ln -длина подъемного каната; UT.K- напряжение, пропорциональное заданию по скорости тягового механизма; Е - модуль Юнга; F - площадь поперечного сечения каната. 1 ил. (Л С со Ю 4 Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК г (м)з Е 02 F9/20

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4800596/03 (22) 05.12.89 (46) 07.06.93. Бюл. М 21 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по автоматизированному электроприводу в промышленности, сельском хозяйстве и на транспорте (72) А.А. Михентьев . (56) Ломакин M.Ñ. Исследование на электронных модулирующих установках динамических процессов в рабочем оборудовании шагающего экскаватора ЭШ 50.125 при от..рыве ковша от грунта. — Изв. ВУЗов, Горный журнал, 1963, hL 10.

Ткаченко В.Я. и Ломакин В.П. Динамические усилия s канатах экскаватора-драглайна при совместной работе электромеханических систем подъема и тяги. — Изв. ВУЗов, Горный журнал 1967, hL 11.

Ломакин М.С. Динамические нагрузки рабочего оборудования мощных драглайнов. — Автореферат докторской диссертации. М.; МГИ, 1987. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

КОПАНИЯ ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ-

НИЯ

Изобретение относится к горной промышленности и может найти применение при управлении процессом копания экскаватора-драглайна.

Целью изобретения является повышение производительности при снижении динамических нагрузок на рабочее оборудование.

Для реализации указанного способа в известное устройство для управления процессом копания экскаватора-драглайна, со„„5U „„1819949 А1 (57) Сущность: способ включает формирование сигнала, пропорционального усилиям в подъемном и тяговом каналах, сигналов, пропорциональных длине этих канатов, и сигнала, пропорционального косинусу угла между подъемным и тяговым канатами, задание скорости тягового механизма и усилия в тяговом канате, формирование сигнала рассогласования между заданным значением усилия в тяговом канате и его текущим значением, формирование е функции сигнала рассогласования сигнал, пропорциональный заданию по скорости изменения усилия в тяговом механизме.

Сигнал задания по скорости подъемного ме3 ханизма определяют по формуле In= -р- - Si - 0т.к cos F, где tn — задание по

SnLn . 3 3 скорости привода подъема; ST — задание по скорости изменения усилия в тяговом канате: $ — усилие в подъемном канате; St— усилие в тяговом канате; Ln -длина подъемного каната; Ут.к- напряжение, пропорциональное заданию по скорости тягового механизма; Š— модуль Юнга; Р— площадь ©© поперечного сечения кайата. 1 ил.

О

О держащее блоки управления злектроприводами тягового механизма и механизма подъема, датчики натяжения тягового и подьемного канатов, датчики длины тягового и подъемного канатов, выходы которых подключены к входам блока определения косинуса угла между канатами, блок умножения и сумматор, введены блок определе- ния условий работы, регулятор натяжения тягового каната, задатчик натяжения тягового каната, командоаппарат тяги и допол1819949 нительные сумматор и блок умножения, выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход блока умножения, выход сумматора подключен к входу блока управления приводом подьемного механизма, датчик натяжения подъемного каната подключен к первому входу блока определения условий работы, к второму входу которого подключен выход датчика длины 10 подъемного каната, к третьему — датчик натяжения тягового каната, причем выход блока определения условий работы подключен к первому входу дополнительного блока умножения, к второму входу которого подключен регулятор натяжения тягового каната, э выход датчика натяжения тягового каната подключен к первому входу дополнительно-. го сумматора, к второму входу которого подключен задатчик натяжения тягового 20 каната, выход дополнительного сумматора .подключен к входу регулятора натяжения тягового каната, а командоаппарат тяги подключен к входу блока управления приводами тяги и первому входу блока умноже- 25 ния, к второму входу которого подключен выход блока определения косинуса угла между канатами.

Соответствие данного технического решения критерию "Существенные отличия" 30 доказывается тем, что известные технические решения не позволяют создать высоко-. производительного экскаватора-драглайна иэ-за того, что отсутствует связь между нагрузкой на привод тяги и натяжением. подь- 35 емного каната; так как натяжение подъемного каната определяет интенсивность заглубления ковша в забой, то в легких забоях управление согласно указанному способу может привести к стопорению при- 40 вода тяги при быстром. увеличении толщины стружки. В тяжелых забоях управление процессом черпания ухудшает заглубление ков-. ша. что приводит к снижению производительности экскаватора; при вы- 45 боре слабины подъемного каната не учитываются величина и значение проекции скорости тяга на подъемный канат, вследст- вие чего ограничение скорости подьема при большой слабине вызывает значительное 50 увеличение длительности ее выбора. Отсутствие учета проекции скорости тяги на подьемный канат приводит к существенному возрастанию динамических нагрузок на стреловую конструкцию при одних положе- 55 ниях ковша или к увеличению длительности выбора слабины при других положениях; формирование скорости привода подъема производится без учета конкретных горнотехнологических условий работы экскавэтора, что приводит к недоиспользованию технических возможностей привода тяги в легких забоях, а в тяжелых забоях возможны значительные динамические нагрузки на рабочее оборудование и тяговый механизм драглайна.

Предлагаемое техническое решение позволяет автоматически перестраивать процесс регулирования натяжения тяговых канатов в соответствии с изменением горно-технологических условий при выполнении операции копания,, что дает возможность повысить производительность экскаватора-драглайна и снизить динамические нагрузки на рабочее оборудование и механизм тяги драглайна.

На чертеже показано устройство, реализующее способ.

Оно содержит блок управления 1 электроприводом механизма подьема, блок управления 2 электроприводом тяговогомеханизма, командоаппарат тяги 3, датчик

4 натяжения подъемного каната, датчик 5 натяжения тягового каната, датчик 6 длины подъемного и датчик 7 длины. тягового канатов, блок 8 определения косинуса угла между канатами, блок 9 определения условий работы, регулятор 10 натяжения тягового каната, задатчик 11 натяжения тягового каната, первый 12 и дополнительный 13 блоки умножения, первый 14 и дополнительный 15 сумматоры.

Выход командоаппарата тяги 3 подключен к входу блока управления 2 электропри- . водом тягового механизма и первому входу дополнительного блока умножения 13, второй вход которого соединен с выходом блока 8, первый вход блока 8 подключен к выходу датчика 6. а второй вход — к выходу датчика 7, первый вход блока 9 подключен к выходу датчика 4, второй вход — к выходу датчика 6, третий вход связан с выходом датчика 5, выход блока 9 соединен с первым входом блока 12, второй вход которого подключен к выходу регулятора 10. вход последнего соединен с выходом дополнительного сумматора 15, первый вход которого соединен с задатчиком 11, а второй — с датчиком

5; причем выход блока 12 подключен к первому входу сумматора 14, второй вход которого соединен с выходом блока 13, э выход — с входом блока управления 1 электроприводом механизма подьема.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что осуществляется автоматическая перестройка процесса регулирования натяжения тяговых канатов в соответствии с изменением горно-технологических условий при выполнении операции копания, 1819949

Устройство, реализующее предлагаемый способ, функционирует следующим образом.

Автоматическое управление копанием осуществляется путем регулирования скорости механизма подъема в функции изме нения усилия в тяговых канатах. Для этого в процессе копания датчиком 5 измеряют текущее значение усилия в тяговом канате и сумматором 15 вычисляют рассогласование между заданной величиной усилия в тяговом канате и его текущим значением. В фун.кции рассогласования регулятор 10 формирует сигнал управления электроприводом механизма подьема. Этот сигнал в блоке 12 умножается на корректирующий коэффициент, отражающий текущее состояние горно-технологических условий работы экскаватора. Значение коэффициента определяется в блоке 9 на основании информации, поступающей от датчиков 4-6. Блоком

9 решается следующее уравнение

Sn 4п

"" и=-я где К» — корректирующее воздействие;

Sn — усилие в подъемном канате;

ST — усилие в тяговом канате, 4 — длина подъемного каната;

Š— модуль Юнга;

F — площадь поперечного сечения каната.

Блок 9 определения условий работы, как следует из приведенного выражения, выполняет функции умножения двух величин и деления полученного произведения на третью величину, а также умножения результата на постоянный коэффициент. Этот блок может. быть реализован с использованием серийно изготавливаемых схем умножения и.деления.

Влияние сигнала задания по скорости тягового механизма на процесс формирования сигнала управления приводом подъема учитывается путем суммирования в блоке 14 выходного сигнала блока умножения 12 и сигнала командоэппэрата тяги 3, умноженного в блоке 13 нз выходной сигнал блока 8 определения косинуса угла между подъемным и тяговым канатами, который обеспечивает решение уравнения

„L -Lg — Ь 2 2 2.

cos F — - — -Сгде L — длина стрелы драглайнэ;

Ь вЂ” длина тягового каната.

Выходной сигнал сумматора 14 поступает на вход блока управления 1 электроприводом подьемз и обеспечивает такое изменение этой скорости, при котором усилие в тяговом канате стабилизируется на заданном уровне.

После заполнения ковша (оценивается машинистом визуально) машинист перево5 дит командоаппараты ручного управления скоростью подьемной и тяговой лебедок в нужное для транспортировки ковша положение и отключает устройство.

Таким образом, предлагаемое устройст10 во позволяет автоматически перестраивать процесс регулирования натяжения тяговмх канатов в соответствии с изменением горно-технологических условий при выполнении операции копания.

15 Формула изобретения 1. Способ управления процессом копания экскаватора-драглайна, заключающийся в том, что формируют сигнал;,. пропорциональный усилиям в подьемном и

20 тяговом канатах, сигналы, пропорциональ-: ные длине этих канатов, затем суммируют сигнал, пропорциональный косинусу угла между подъемным,и тяговым канатами, отличающийся тем, что, с целью

25 повышения производительности при снижении динамических нагрузок на рабочее оборудование, задают скорость тягового механизма и усилия в тяговом канате, затем формируют сигнал рассогласования между

30 заданным значением усилия в тяговом канате и его текущим значением, после чего в функции сигнала рассогласования формируют сигнал, пропорциональный заданию па скорости изменения усилия в тяговом

35 механизме, при этом сигнал задания по скорости подъемного механизма определяют по следующей зависимости:

tn $т - От» соз F, з - 4 . з

ЕЕЯт

° з

40 где 1 — задание по скорости привода подьема;

"з

Зт — задание по скорости изменения усилия а тяговом канате;

Sg — усилие в подъемном канате;

45 ST — усилие s тяговом канате;

Ln — длина подъемного каната;

От» — напряжение, пропорциональное заданию по скорости тягового механизма;

cos F — косинус угла между подъемным

50 и тяговым канатами;

Š— модуль Юнга, F — площадь поперечного сечения каната.

2. Устройетво для управления процес55 сом копания экскаватора-драглайна. содержащее блоки управления электроприводами тягового механизма и механизма подъема, датчики натяжения тягового и падьемнога канатов, да1чики дли1819949

Составитель А. Михантьев

Техред М. Моргентал Корректор В, Петрэш

Редактор С. Кулакова

Заказ 2009 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ю ны тягового и подьемного канатов, выходы которых подключены к входам блока определения косинуса угла между канатами, блок умножения и сумматор, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности при снижении динамических нагрузок, устройство снабжено блоком определения условий работы, регулятором натяжения тягового каната, задатчиком натяжения тягового каната, командоаппаратом тяги и дополнительными сумматором и блоком умножения, выход которого подключен к первому входу сумматора, к второму входу которого подключен выход блока умножения, а выход сумматора подключен к входу блока управления приводом подьемного механизма, датчик натяжения.подьемного каната подключен к первому входу блока определения условий работы, ко второму входу которого подключен выход датчика длины подьемного каната, а к третьему —. датчик натяжения тягового каната, причем выход блока:определения условий

5 работы подключен к первому входу дополнительного блока умножения, к второму входу которого подключен регулятор натяжения тягового каната, а выход датчика натяжения тягового каната подключен к

10 первому входу дополнительного сумматора, к второму входу которого подключен задатчик натяжения тягового каната, выход дополнительного сумматора подключен к входу регулятора натяжения тягового кана15 та, а командоаппарат тяги подключен к входу блока управления приводом тяги и к первому входу блока умножения, к второму входу которого подключен выход блока определения косинуса угла межДу канатами.